Ультразвуковой способ определения пьезоэлектрических постоянных пьезокерамики

Ультразвуковой способ определения пьезоэлектрических постоянных пьезокерамики

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Сощиалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕИЛЬСТВУ (») 530279 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заянлено14.11.72 (21) 1846044/10 (51) М. Кл.е

G 01 и 29/22

G04 29/00 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Государственный комитет

Совета Министров СССР

IIo делам изооретений

H OTKPblTHH (43) Опубликоваио30,09.76.Бюллетень №36 (53) УДК 537. 228.

:621.317,3 (088,8) (45) Дата опубликования описания 10.11.76 (72) Авторы изобретения

Л. А. Яковлев и О, П. Зобнин (1) 38HBHT

ПЬЕЗОЗЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОСТОЯННЫХ ПЬЕЗОКЕРАМИКИ

Изобретение относится к области ультраакустики и измерительной техники и может быть использовано для;исследования и контроля качества пьеэокерамических материалов. 5

Известен способ определения пьезоэлектрических постоянных пьезокерамики, основанный на измерении частот резонансе и антирезонанса (1j. Такой способ ке обесттечивает измерения всех пьезопостоянных и ip имеет малую точность иэ-=a сильной зависимости параметров пьезокерамики от технологии изготовления и формораэмеров образцов.

Из известных способов наиболее близ- т5 ким к предлагаемому является ультразвуковой способ определения пьеэо электрических постоянных пьезокерамики, эеключаюшийся в измерении скоростей распространения продольной и двух поперечных ультра- 20 звуковых волн в направлениях вдоль и перпендикулярно к остаточной поляризации испытуемого образца, имеюшего форму прямоугольного параллелепипеда, с последуюшим перешлифованием двух граней образца, пер- 25

2 пендикулярных к остаточной поляризации, о под углом 45 к их исходному положению, измерении скоростей распространения квазипродольной и кваэипоперечной волн в новых направлениях и расчете искомых постоянных по результатам всех измерений (2).

Для.этого способа характерны малая точность измерений из-за боьшой зевисимости значений пьезопостоянных от скоросFH ультразвуковых волн.

Цель изобретения — повышение точности из мере ний.

Зто достигается тем, что по предлагаемому способу до перешлифования образца замеряют его емкости в направлении остаточной поляризации на частотах 1 1 кГц иб 1 мгц.

На низких частотах, как известно, реализуются условия отсутствия Механических напряженнй в испытуемом обреэце, а на высоких частотах — условия отсутствия деформаций. По результатам измерения емкостей удается получить отношение диэлектрических про ицаемостей E.>> свободного и

530279

В уравнениях (7) и (8) Пьезоэлектрическая постоянная 6 y находится в явном виде их уравнения (4),пьезопостоЯнные Фз и Ез4 — пУтем РещеииЯ на

ЭВМ системы четырех уравнений (2), (6), (7) и (8).

В уравнения (1) — (8) входят следуюС

С44 г C(Z) для направления y

Х

С4(Р чg(g) (>) и

7. Н

15 4% Р (, г(у) 44

СE ?

4 Х(у)

1 30

Затем измеряют емкости испытуемого образца в направлении остаточной поляри,зации на частотах (1 1000 гц) и (5>

:> 1 мгц) и находят связь между Р и 6"

33 - зз35

=6 +41Е(2е 5 +2е +4е е +

6 и 2 з 2 зз зз н з и м зз1з зз (6)

После этого перешлифовывают две грани образца, перпендикулярные к остаточной поляризации под углом 45 к исходному положению и в новом направлении проводят измерения скоростей квазипродольной и .квазипоперечной.ультразвуковых волн.

Оля направления & =45 получают

Х,Х,-2Х,Х,Х4 гЕ„(X,Х,-Х,Х -Х,Х,) 2С Х )("— (Е +E )Х .+С )((С +

44 з 4 4)(И Зз Z. 44 з и

4С44) Х +((с .с ) — (e +a ) е 1ХЕ 2 E E < и U

44 4 И 44 41(Н ЗЗ I5 1 50

E 1 и и E

-2СC (Е +E )+е )Х +2.Ñ е Х +

44 4)7 и зз I$2 н 15 4

te С +(С,+С -4(з ч цб(47 )ч gt(45 )). (с е )-о, (7) зажатого материала, определяемое пьезоэлектрическими постоянными. Ю з з и E з <.

Исключение операции перешлифовывания о образца под углом 30 облегчает процесс 5 подготовки образца к измерениям.

Способ осуществляют следующим образом,.

В испытуемом образце, имеющем форму прямоугольного параллелепипеда, иэ: .еряют скорости всех ультразвуковых волн в направле" 10

: ниях, параллельном (направление L 6 = 0 ) и перпендикулярном (направление f, Ö =90 С) о остаточной поляризации. Найденные скорости позволяют определить следующие величины:

l6 для направления

U 3) ззсзз 4)(- зз=) че(2) зз

+2e + — ((+E }(6 +2C -2p(vga(45o)+

4g н зз н 44 зvд((45 ))1 =0 (8) E

Х С )(-С Х е Х е

ЗЗ И "З М "4 ЗЗ. шие величины:

С. - модули упругости при постоянном

1К электрическом поле;

E, — диэлектрические проницаемости

1К при постоянной деформации; () плотность материала; 8 — угол между осью и направлением распространения

" C(Z) скорост распространения поперечной волны в направлении оси L Vq(Z)- скорость распространения продольной волны в направлении оси К ч (Y) — скоФ рость поперечной волны со смещением вдоль оси 2, для направления Y, vC)((Y) - скорость поперечной волны со смешением вдоль оси

Х для направления Y; Vg5 (45о) — скорость кваэипродольной волны для направления о о

45, Ч (45 ) — скорость квазипоперечо ной волны для направления 45

Формула изобретения

Ультразвуковой способ определения пьезоэлектрических постоянных пьезокерамики, заключающийся в измерении скоростей распространения продольной и двух поперечных ультразвуковых волн в направлениях вдоль и перпендикулярно к остаточной поляризации испытуемого образца, имеющего форму прямоугольного параллелепипеда, с последующим лерещлифованием двух граней образца, перпендикулярных к остаточной о поляризации, под углом 45 к их исходному положению, измерении скоростей распространения квазипрсдол ной и кваэипоперечной ультразвуковых волн в новом направлении и расчете искомых постоянных по результатам всех измерений, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, до перешлифования образца замеряют его емкости в наI правлении остаточной поляризации на частотах f. 1 кГц и $ > 1 мГц.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;

1. Глазман И. А. Пьезокерамика. М„

"Энергия", 1 97 2, с. 64.

2. Лвт.св. %316480, B 06 В 1/06, 20,1 0.69.